n-InP/p-InP/p-InGaAs场助光电阴极理论建模与仿真

场助光电阴极与通常的负电子亲和势光阴极相比,能显著延长长波阈值,因此在近红外光探测中有着广阔的应用前景.本文利用二维连续性方程建立了 n-InP/p-InP/p-InGaAs场助光阴极的电子发射模型.通过模型模拟得到了电子发射电流,并计算了外量子效率.分析了不同偏压下外延层的掺杂浓度和厚度对量子效率的影响,根据仿真结果及制备条件限制,确定了阴极外延结构的最佳参数:n-InP接触层的掺杂浓度为1×1019/cm3,厚度为0.2 μm;p-InP发射层的掺杂浓度为2.2×1018/cm3,厚度为25 nm;p-InGaAs吸收层的掺杂浓度为5×1017/cm3,厚度为3 μm.对电极和发射面的宽度进行了模拟,发射单元表面的宽度最佳范围为5～8μm,并分析了不同偏压下电极宽度和发射面宽度对量子效率的影响.为场助光电阴极的结构设计和应用提供了理论基础,有利于场助光电阴极的制备.n-InP/p-InP/p-InGaAs场助光电阴极有效提高了发射电流效率,室温5 V偏压下外量子效率在1.55 μm处最大值为17.2％.